JPH0514190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、２つの冷却器を備え急速冷凍機能を
有する冷蔵庫に関する。 ＜従来の技術＞ 近年、食生活の多様化によるホームフリージン
グへの関心の高まりから、家庭用の冷蔵庫に対し
ても急速冷凍機能が要望されるようになつてき
た。これに対応するため、従来より、急速冷凍を
行なうときには、冷凍室の温度を検知するサーモ
スタツトの信号を無視し、圧縮機を一定時間連続
運転にして、冷凍室の温度すなわち冷却器を通し
て吹き出す冷風の温度をできるだけ下げて冷凍速
度を速めるような方法がとられている。 しかしこの方法では、冷風により冷却している
ので大幅な凍結速度の改善は期待することができ
ない。このため第２図に示すような第２の冷却器
（直冷板）６を備えたサイクルをもつ冷蔵庫が考
えられている。このサイクルにおいては通常時に
は電磁弁７を開とし、第１の冷却器４の冷媒を流
して冷凍室および冷蔵室を冷却する。なお、この
場合、第２のキヤピラリーチユーブが抵抗となる
ため、第２の冷却器には、ほとんど冷媒が流れな
い。急速冷凍時には電磁弁７を閉とし、第２の冷
却器（直冷板）６の方へ冷媒を流す。第２の冷却
器（直冷板）６は、冷凍室内の一部に設けられ、
冷媒を第２キヤピラリーチユーブ５により十分に
減圧することにより、第２冷却器（直冷板）６内
での冷媒蒸発温度即ち直冷板表面温度を−50℃程
度まで冷却することができる。この直冷板上に食
品を置くことにより従来にない急速な冷凍が可能
になる。 しかしこのサイクルにおいて、急速冷凍時に
は、第１の冷却器４に冷媒が流れないため以下の
ような問題点がある。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 第２図のサイクルにおいて急速冷凍時には第２
の冷却器（直冷板）６に冷媒が流れ直冷板上の食
品を急速凍結させるが、第１の冷却器４に冷媒が
流れないため急速冷凍期間で冷凍室および冷蔵室
の温度は除々に上昇する。従つて急速冷凍運転の
時間は、あまり長くすることはできない。このた
め従来の冷風による急速冷凍運転の場合のように
一定時間の急速冷凍運転では、食品の急速凍結に
は、十分であつても冷凍室や冷蔵室の温度が過度
に上昇したり、逆に庫内温度上昇を許容範囲内に
押えると食品が完全に凍結しないという問題が生
ずる。従つて食品の急速凍結および庫内温度上昇
防止の両方を満足させることは困難であつた。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、食品の急速凍結と庫内温度上昇防止を同時に
満足させるため、第２の冷却器（直冷板）を設け
た冷凍室内の一画に食品の温度を検知する温度セ
ンサー例えば、非接触で温度検知が可能な赤外線
温度センサー（図示せず）を設け、第２の冷却器
（直冷板）上に置かれた急速冷凍すべき食品の温
度を検出し、その温度により、冷媒流路の切替
え、圧縮機停止等の制御を行なうものである。 第３図は、食品の凍結曲線の一般的な形を示し
たものであるが、食品の組織を傷めずに冷凍する
には、食品の温度がほぼ−１℃から−５℃の間の
最大永結晶生成帯（図中のＢの部分）を早く通過
して、食品の細胞内に細かい永結晶を作ることが
必要とされている。しかし第２図のＡ，Ｃの部分
は冷却速度の影響はあまり大きくない。このた
め、食品の温度を該温度センサにより検出し、食
品の温度が、−１℃〜−５℃の温度範囲を通過す
るときには、第２の冷却器（直冷板）６に冷媒を
流し、食品の投入温度から約−１℃までおよび−
５℃以下（図中のＡおよびＣの部分）では、第１
の冷却器に冷媒を通して従来と同じく冷風により
冷却し、食品がある設定温度（例えば−15℃）に
低下するまで急速冷凍運転（圧縮機の強制連続運
転）を行なうよう構成したものである。さらに、
食品の投入から食品温度が−１℃までおよび−５
℃から約−15℃までの第１の冷却器を用いた冷却
過程においては、各々温度センサの検出温度にか
かわらず、それぞれの状態で運転を継続する最短
運転時間を設け、また、食品温度が−１℃から−
５℃までの第２の冷却器（直冷板）による冷却過
程においては最短運転時間と最長運転時間を設
け、温度センサによる切替信号がこの時間範囲の
間に働かなくとも第２の冷却器による運転時間を
この範囲に制限するよう構成したものである。な
お、上記食品の温度（−１℃、−５℃、−15℃）
は、食品の平均温度であることが望ましいが、例
えば赤外線温度センサで検知する場合、食品の表
面温度を検出するため実際には予め各種食品で平
均温度と表面温度の相関を調べ、該赤外線温度セ
ンサ検出温度に対する適切な切替温度を設定す
る。 ＜作用＞ 急速冷凍運転時には、圧縮機が強制的に連続運
転され、冷凍室内の一部に設けられた第２の冷却
器（直冷板）上に置かれた冷凍すべき食品は、時
間とともに第３図に示されたような温度変化をし
て凍結する。この全凍結過程を第２の冷却器（直
冷板）による冷却（例えば第２図の構成であれば
電磁弁７を閉）によつて行うと凍結は速く完了す
るが、この間第１の冷却器（第２図の構成であれ
ば４）に冷媒が流れないため、冷凍室および冷蔵
室の冷却が行なわれず、庫内の温度が上昇してし
まう可能性がある。このため、直冷板上方に設け
られた食品温度センサにより食品の温度を検知
し、食品の温度が−１℃から−５℃の最大永結晶
生成帯を通過する過程を第２の冷却器（直冷板）
（第２図の構成であれば６）によつて急速に冷却
し、第３図におけるＡ，Ｃの部分は従来と同様、
第１の冷却器に冷媒を流して冷風による冷却を行
なう。これにより第３図におけるＡ，Ｃの部分で
は冷凍室、冷蔵室の庫内も同時に冷却され、第２
の冷却器（直冷板）による冷却の時間が減少（第
３図のＢの部分のみ）するため、庫内の温度が、
過度に上昇するのを防止することができると同時
に、食品に及ぼす急速冷凍の効果は、全過程を第
２の冷却器（直冷板）で冷却した場合とほとんど
変わらない。しかし、冷凍される食器の形状、大
きさによつては、第３図のＢの部分の時間がかな
り長くなる可能性もある。このため、第２の冷却
器（直冷板）による最長運転時間を予め定めてお
き、食品温度センサが検出する食品の温度が−５
℃まで低下しなくとも、この時間で強制的に電磁
弁を開にし、第１の冷却器による冷却に切替える
ことにより、庫内の温度上昇を防止する。また逆
に冷凍すべき食品が少なすぎたり、小さすぎたり
した場合には、食品温度センサが食品の温度を正
確に検知できずに、直冷板の温度に影響されて検
出温度が急速に低下する可能性がある。このた
め、第３図のＡ，Ｂ，Ｃに対応する各過程に対す
る最短時間を予め設定することにより、急速冷凍
運転が極端に短い時間で終了してしまうのを防止
することができる。なお急速冷凍運転（圧縮機の
強制連続運転）は、食品温度センサで食品の温度
が十分低下（例えば−15℃）したことを検知して
終了し、以後は通常の運転に戻る。 実施例 １ 第１図に本発明の１実施例の急速冷凍運転制御
のフローチヤートを示す。またこのフローチヤー
トが適用される冷蔵庫は第２図の構造のものを例
にとつて説明する。急速冷凍ボタンをオン
（ON）すると、急速冷凍運転モードが開始され、
圧縮機は、庫内のサーモスタツトの信号を無視
し、圧縮機１を強制的に連続運転させる。また電
磁弁７は、通常運転のときと同じく開とし、ま
ず、第１の冷却器４で冷やされた冷風により直冷
板６上に置かれた急速冷凍すべき食品を冷却す
る。庫内の温度センサ（赤外線温度センサ、半導
体センサ、熱電対等）により検知された食品の温
度が約−１℃になりかつ急速冷凍運転開始から約
15分以上経過していれば、電磁弁７を閉とし、冷
媒を第２の冷却器（直冷板）６へ流し、低温（約
−50℃）の直冷板６の接触により食品を急速に冷
却する。そして赤外線温度センサにより検知され
た食品の温度が−５℃を検知し、かつ電磁弁７が
閉となつてから20分間経過するかまたは食品の温
度が−５℃まで低下していなくても電磁弁７が閉
となつてから40分間を経過すれば、再び電磁弁７
を開とし、第１の冷却器４を用いた冷風による冷
却に戻す。さらにこの状態で運転を続け、赤外線
温度センサにより検知される食品の温度が約−15
℃になりかつ電磁弁７を再び開にしてから30分間
経過していれば、急速冷凍運転モードを終了と
し、圧縮機１の強制連続運転を解除して通常運転
に戻る。 第２の冷却器（直冷板）６による最長運転時間
40分間は、冷蔵室の温度上昇が許容範囲内にある
最長時間として実験より求めたものであり、ま
た、各過程の最短運転時間15分、20分、30分も各
種食品による実験から小型、少量の食品で赤外線
温度センサによる検知が不十分な場合でも、十分
な急速冷凍運転時間として決定したものである。
しかしこれらは冷蔵庫のサイズ、圧縮機の能力、
断熱特性の相違等により変化し得るものである。
また、食品温度を検知する温度センサも赤外線温
度センサに限られない。 実施例 ２ 本実施例は、上記実施例１に冷蔵庫の周囲空気
温度を検出する温度センサ（図示せず）を付加
し、周囲温度により第２の冷却器（直冷板）６に
よる最長運転時間を制御するものである。 冷媒が第２の冷却器（直冷板）６を流れている
間の冷凍室および冷蔵室内の温度上昇は、冷蔵庫
周囲温度によつて異なり、上昇の程度（上昇速
度）は周囲温度が高い場合には大きく、低い場合
には小さい。従つて、第２の冷却器（直冷板）６
により許容される最長運転時間は、冷蔵庫周囲温
度が高い場合は短く、低い場合は長くなる。この
ため、冷蔵庫の周囲温度を検出し、周囲温度のレ
ベルによつて、第２の冷却器（直冷板）６による
最長運転時間を下のように変化させる。

【表】 これらの時間も実験より求めたものであるが、
冷蔵庫の仕様、断熱特性などにより変化し得る。
また、周囲温度レベルをもつと細かく分割して最
長運転時間を設定することも可能である。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、第２図に
示すような２系列冷凍サイクルをもつ冷蔵庫にお
いて、温度センサを設け直冷板上に置かれた急速
冷凍すべき食品等の温度を検出し、食品の温度が
−１℃〜−５℃の最大永結晶生成帯を通過する過
程でのみ直冷板による急速な冷却を行い、他の冷
却過程では、冷却器を用いた冷風による冷却を行
うため、効果的な急速冷凍と、庫内温度上昇防止
を同時に満足することができる。また、直冷板に
よる冷却時間には、必要に応じて最長運転時間を
設けているため、食品の形状大きさによつて−１
℃〜−５℃の冷却時間が延びた場合にも庫内温度
上昇が防止できる。さらに各過程には、最短運転
時間を設けているため、食品の量が小さすぎた
り、少量の場合で、食品温度センサの温度検出が
不十分な場合にも急速冷凍が可能になるという急
速冷凍運転制御における優れた効果を有する。ま
た、冷蔵庫の周囲温度を検出し、周囲温度レベル
によつて、直冷板による最長運転時間を制御すれ
ば、直冷板による運転時間を可能な限り長くする
ことができ、より効果的な急速冷凍が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の説明に供する急速
冷凍運転制御のフローチヤート図である。第２図
は、冷蔵庫における冷凍サイクルの系統図であ
る。第３図は、一般的な食品の凍結曲線を示す説
明図である。 １……圧縮機、２……凝縮機、３……第１のキ
ヤピラリーチユーブ、４……第１の冷却器、５…
…第２のキヤピラリーチユーブ、６……第２の冷
却器（直冷板）、７……電磁弁、８……フアン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、凝縮機、第１のキヤピラリーチユー
   ブ、電磁弁および第１の冷却器を環状に接続する
   とともに、前記電磁弁の入口側より分岐しかつ前
   記電磁弁及び前記第１の冷却器と並列に第２のキ
   ヤピラリーチユーブと第２の冷却器の直列接続体
   を配設し、該第２の冷却器出口を前記第１の冷却
   器出口側に接続した冷凍サイクルを有する冷蔵庫
   において、前記第２の冷却器を設置した庫内に、
   被冷却体温度を検知する温度センサが設けられ、
   急速冷凍運転時に前記第２の冷却器で直冷される
   被冷却体の温度に応じて前記電磁弁の開閉が制御
   されることを特徴とする冷蔵庫。 ２ 前記温度センサが赤外線温度センサである特
   許請求の範囲第１項記載の冷蔵庫。 ３ 急速冷凍運転時に前記温度センサで検出した
   被冷却体の温度がマイナス１℃より高いときには
   冷媒を第１の冷却器へ流し、被冷却体の温度がマ
   イナス１℃より低くマイナス５℃程度までの間
   は、冷媒を第２の冷却器へ流し、被冷却体の温度
   がマイナス５℃より低下すると再度冷媒を前記第
   １の冷却器へ流すように電磁弁が開閉制御される
   特許請求の範囲第１項記載の冷蔵庫。 ４ 被冷却体の温度がマイナス５℃以下になるか
   あるいは第２の冷却器による冷却時間が予め設定
   された所定時間を経過すると第１の冷却器による
   冷却へ切換わるように電磁弁の開閉が制御される
   特許請求の範囲第３項記載の冷蔵庫。 ５ 予め設定される所定時間が庫周囲温度に応じ
   て複数時間値に設定される特許請求の範囲第４項
   記載の冷蔵庫。 ６ 温度センサによる被冷却体の温度が検知され
   た後、電磁弁の開閉制御が行なわれるまでの時間
   を設定制御する制御系を有する特許請求の範囲第
   １項、第３項、第４項又は第５項記載の冷蔵庫。